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Obtención del colorante natural de tuna =
(Opunt=
ia
ficus-indica)=
=
Obtaining natural color=
ants
tuna (Opuntia ficus-indica) <=
/span><=
/p>
=
Raquel
Leticia Coba Carrera.[1],
Linda Mariuxi Flores.[2],
Paulina Elizabeth Valverde Aguirre.[3] &=
amp;
Karina Gabriela Salazar Llangari.[4]
This research work was carried out with the object=
ive
of extracting natural pigments from Opuntia ficus-indica, so that a visual
analysis of the fruit was carried out, then the drying process is carried o=
ut
in the lyophilization equipment at different temperatures (50, 60 and 70 ºC)
until reaching a humidity of 19.33%, of the tests carried out the most
appropriate was the temperature of 60 ºC in a time of 12 hours, the solid
obtained was taken to an extraction stage using 96% ethyl alcohol as a solv=
ent,
the solvent was then separated in the broken steam to obtain 51.21% of the =
dye,
which was then tested according to regulation (EU) No. 231/2012, determining
that the parameters analyzed comply with it, in addition the analysis was
performed on the visible UV spectrophotometer at a wavelength of 482 nm
identifying that the dye is composed of betaxanthines.
=
Resumen
Este trabajo de investigación =
se
desarrolló con el objetivo de extraer pigmentos naturales de la Opunt=
ia
ficus-indica, por lo que, se procedió a efectuar un análisis vis=
ual
de la fruta, a continuación se efectúa el proceso de secado en el equipo de=
liofilización
a distintas temperaturas (50, 60 y 70 ºC) hasta llegar a una humedad de 19,=
33 %,
de las pruebas realizadas la más adecuada fue la temperatura de 60 ºC en un
tiempo de 12 horas, el sólido obtenido fue llevado a una etapa de extracción
utilizando alcohol etílico del 96 % como solvente, luego se separó el solve=
nte
en el rota vapor obteniendo el 51,21 % de colorante, mismo que se procedió a
realizar las pruebas de acuerdo al reglamento (UE) N o 231/2012, determinando que los parámetros analizados cumplen
con la misma, además se realizó el análisis en el espectrofotómetro UV visi=
ble
a una longitud de onda de 482 nm identificando que el colorante está compue=
sto
por betaxantinas.
Los pigment=
os(Brito & et al, Obtención y determi=
nación
de la calidad de colorante a partir de las flores de Sangorache, 2019) son compuestos=
con
estructura química(Badui & Degal , 2006) que son utiliz=
ados
por las propiedades de coloración CITATION Bri192 \l 2058 (Brito & et al, Colorantes naturale=
s para
uso alimenticio, 2019),
debido a que resaltan su color original o pueden dar una gama de color en l=
os
productos alimenticios, siendo más llamativos para los consumidores, pero la
industria de alimentos(Academia del Area de Plantas Piloto de
Alimentos , 2000)
actualmente utiliza colorantes sintéticos para la elaboración de productos =
de
consumo masivo, ya que, mejoran sus propiedades organolépticas, de esta man=
era
aumente su consumo generando un gran problema por los compuestos químicos q=
ue
estos contienen, causando grandes complicaciones en la salud(Arnold & et al, 2012) de la població=
n por
su consumo, motivo por el cual, se realiza esta investigación para reemplaz=
ar
por colorantes obtenidos de fu=
entes
naturales que se encuentran en frutas(OMS, 2007), vegetales y
cereales, ya que estos colorantes naturales
muestran estructuras moleculares de naturaleza antioxidante, inhibiendo o
neutralizando los efectos de los radicales libres que son muy dañinos para =
las
biomoléculas de las células(López, 2014), de esta manera
ayudando a mejorar la salud de los se=
res
humanos y disminuyendo las enfermedades.
=
Esta
investigación se desarrolla con el objetivo de elaborar pigmentos naturales=
(Alva & et al, 2009) a partir de la=
tuna,
por su alto contenido de colorantes con estructura de betalaínas con una
intensidad de color alta, además contienen antioxidantes, vitaminas, minera=
les
y compuestos fenólicos que son necesarios en la visión, el mantenimiento del
epitelio, la secreción de la mucosa.
=
El proceso =
de
obtención del colorante natural de la tuna se desarrolla inicialmente con el
análisis sensorial de la fruta(Bell & Wagstaff, 2014), para lo cual,=
se
determina características como forma, tamaño, aspecto, color; luego de lo c=
ual,
se procede a secar(Brito H. , Texto Básico de Operaciones
Unitarias III, 2001)
la fruta en tres tipos diferentes de secado (Liofilización, bandejas y
atomización) hasta obtener un 12,46 % de humedad, a una temperatura de 60 º=
C,
en un tiempo de 12 h, determinando que el equipo de deshidratación por
liofilización(Brito & et al, Diseño y construcci=
ón de
un liofilizador para el secado de la remolacha azucarera (Beta vulgaris va=
r.
saccharifera, 2016)
es el más adecuado, luego se procede con la extracción del colorante con et=
anol
al 96 % en el equipo soxhlet, posteriormente la mezcla(Brito H. , Texto Básico de Operaciones
Unitarias I, 2000)
se lleva a un equipo de destilación(Brito H. , Texto Básico de Operaciones
Unitarias II, 2001)
al vacío (rota vapor) para purificar el colorante separando del alcohol etí=
lico(Brito & et al, 2016) a una temperat=
ura de
45 ºC con una presión de vacío de 400 mmHg, en un lapso de 6 h; al producto=
así
obtenido se realiza las pruebas físico – químicas, microbiológicas determin=
ando
que los parámetros cumplen con los estándares del REGLAMENTO (UE) N o
231/2012, así como el análisis de su estructura en el espectrofotómetro=
UV
determinando que su estructura contiene betalainas a una longitud de onda de
482 nm.
=
Metodología
La obtenció=
n de
colorantes naturales a partir de tuna (Opuntia ficus-indica) para el uso alimenticio
mediante el secado, extracción por solventes y destilado para tener el
colorante que cumpla los estándares de calidad, de esta manera asegurando la salud de los consumidores. Para esto se procedió a obtener la fruta se l=
avó
y se realizó el análisis sensorial de la misma, luego se procedió a disminuir la humedad evaluando=
el método
más adecuado entre tres tipos de secado (Bandejas, liofilización y
atomización), hasta obtener un 12,46 % de
humedad, a una temperatura de 60 ºC, en un tiempo de 12 h; siendo el secado=
por
liofilización el que cumple con las características establecidas y del cual=
el
producto obtenido es el mejor, el sólido así adquirido es alimentado en el equipo Soxhlet para obtene=
r el
colorante por el método de extracc=
ión
con solventes (alcohol etílico al 96 %), mismo que se ha purificado mediant=
e la
separación del etanol en el rota vapor, este pigmento líquido ha sido anali=
zado
mediante pruebas físico – químicas como: pH, densidad, índice de refracción=
y
ºBx; luego se realizaron los ensayos microbiológicos (mohos y levaduras) y =
de
metales (zinc, plomo, arsénico ) determinando que las pruebas se encuentran=
en
los rangos con la norma oficial mexicana nom-119-ssal-1994. Por otro lado, =
se
realizó el análisis de su estructura en el espectrofotómetro Uv. Visible
inicialmente efectuando un barrido desde 400 hasta 600 nm, para identificar=
el
espectro, mismo que fue a una longitud de onda de 474 nm e identificando betaxantinas.
Resultados
Del análisis realizado al prod=
ucto
obtenido del proceso de secado tres tipos de equipos se determina que el más
adecuado es el de liofilización, donde se analizó las variables de proceso
como: Temperatura, Tiempo de secado, Rendimiento del secador, Porcentaje de
Humedad eliminada y producto seco obtenido.
De los datos obtenidos se
determina que la mayor cantidad de sólido obtenido es en el secado por
liofilización a una temper=
atura
de 60 ºC, en un tie=
mpo de
secado 12 h, con una humedad de 19,33 %, teniendo el mismo mayor
rendimiento.
Tabla 2. Resultados del % de Error con respec=
to al
% de Humedad eliminada
Tipo de Fruta
N° de muestra
Tipo de secado
%H
Práctico
% H
Teórico
Fuente
% Er=
ror
Tuna
7
S. Bandeja
81,375
87,55
Trujillo, 2014, p. 29
0,07
8
S. Liofilizador
80,667
0,08
9
S. Atomización
97,778
0,12
=
Realizado
por: Walter Macas, 2018<=
/span>
El proceso de secado se trabaj=
ó a distintas
temperaturas, pesando cada 30 minutos en los tres tipos de secadores, tenie=
ndo
los siguientes datos de error: secador de Bandejas con un 0,07%, secador por liofilización 0,08% y seca=
dor
por atomización tiene 0,12%.
Tabla SEQ
Tabla \* ARABIC <=
![endif]-->3. Análisis estadístico t varianza para=
el
análisis físico-químico
Para validar el proceso de
obtención se efectuó el análisis estadístico de la varianza para el análisis
físico y químicos (pH, densidad ρ, =
°Bx,
índice de refracción nD, y porcentaje de sólidos totales %ST) en relación al grado de significancia que
existe entre la fruta y el pigmento extraído.
El valor de pH tiene un valor =
muy
significativo, el nivel de confianza de 99,9 %, esto se debe a su
estabilización en un rango de 4 a 6, de acuerdo a la normativa mexicana
nom-119- SSA1, cumpliendo las especificaciones de la norma; en cuanto a la
densidad tiene un nivel de significancia muy alto y su grado de confianza e=
s del
99,9; para los °Bx y nD tiene un nivel muy significativo y un nivel de
confianza de 95%, esto se debe a su mayor cantidad de azúcares y los Sólidos
Totales tiene su grado de significancia muy alto con un nivel de confianza =
de
99,9 %.
Luego del barrido
efectuado en el equipo UV se determina que la longitud de onda para la
betaxantinas es de 482 nm, de acuerdo al proceso inicial de secado por
liofilización.
Tabla 5. Resultados de análisis=
de
metales y microbiológicos en base a la norma nom-119-ssa1-1994
No.=
Determinaciones<=
/o:p>
Unidades
Colorante de Tuna
(Betalaínas)
Realizado por: Walter Macas, 2018
De
acuerdo a la norma mexicana para
colorantes las betalaínas no deben tener más de: 1 mg/ Kg para el
arsénico, 10 mg/Kg para el plomo, 100 mg/Kg para el zinc, y no debe superar=
más
de 100 colonias/Kg de mohos y levaduras, en base a este criterio se realizó=
las
pruebas de arsénico, plomo, cinc, además de mohos y levaduras con los
siguientes resultados: < 0,01 de arsénico; 6,1 mg/Kg de plomo y 3,6 mg/K=
g de
cinc.
Con=
clusiones.
ü&nb=
sp; Los resultados obteni=
dos para
el colorante obtenido a partir de la tuna es 6,10 de pH; 0,99 de densidad; =
13,71
de °Bx; 1,35 de nD y 7,73 % ST.
ü&nb=
sp; Se
determina que la estructura de colorantes de la tuna es de betaxantinas a u=
na
longitud de onda de 482 nm.
ü&nb=
sp; La temperatura de sec=
ado
óptima es de 60 ºC para la tuna
ü&nb=
sp; El rendimiento es 51,=
21% de
colorante obtenido de la tuna.
ü&nb=
sp; El parámetro de análi=
sis
físico químico cumple con la norma establecida para colorantes.<=
/span>
Referencias
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rias
II. Riobamba: Docucentro ESPOCH.
Brito, H. (2001). Texto Básico de Operaciones Unita=
rias
III. Riobamba: Docucentro ESPOCH.
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ón
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Brito, H., & et al. (2019). Colorantes naturales p=
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doi:10.33262/cienciadigital.v3i2.4.510
Brito, H., & et al. (2019).
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l of
Current Research and Academic Review.
Brito, H., & et al. (2019). Obtención y determinación de la calidad de
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Sánchez, A. (2003). Control avanzado de procesos.
Madrid: Edigrafos.
PARA CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO.
Coba Carrera, R., Mariuxi Flores, L., Elizabeth Valverde,=
P.,
& Salazar Llangari, K. (2019). Obtención del colorante natural de tuna
(Opuntia ficus-indica). Ciencia Digital, 3(3.2), 232-240.=
https://doi.org=
/10.33262/cienciadigital.v3i3.2.729
<=
/o:p>
El artículo que se publica es =
de
exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente reflejan el
pensamiento de la Revista Ciencia
Digital.
El
artículo queda en propiedad de la revista y, por tanto, su publicación parc=
ial
y/o total en otro medio tiene que ser autorizado por el director de la Revista Ciencia Digital.
[1]Esc=
uela
Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias. Riobamba, Ecuador=
. raquel.coba@espoch.edu.ec
[2]Esc=
uela
Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias. Riobamba, Ecuador=
. linda.flores@espoch.edu.ec
[3]Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias.
Riobamba, Ecuador. paulina.valverde@espoch.edu.ec
[4]Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias.
Riobamba, Ecuador. gabriela.salazar@espoch.edu.ec